常见的长波长的荧光染料有哪些？有哪些应用？

本文摘要：近些年，荧光成像技术性在标示痕迹和生物体过程的活体展现层面具备较高的時间和空间分辨率而变成了一项关键的技术性。短波段的荧光分子非常容易造成其难度与生物体的自体荧光开展分辨进而做到对客体的标示和成像。分···

　　近些年，荧光成像技术性在标示痕迹和生物体过程的活体展现层面具备较高的時间和空间分辨率而变成了一项关键的技术性。短波段的荧光分子非常容易造成其难度与生物体的自体荧光开展分辨进而做到对客体的标示和成像。分子探头的吸收光谱和发射光谱在较高的波段(650-900nm)时，它可以非常好的运用在生物成像中，它是因为它对生物体具备较小的光损伤.深层次的机构穿透工作能力和较低的底色荧光干涉。长波长的分子探头是根据对长波长荧光分子开展作用性质生产设计方案合成的，因而长波长荧光染料是设计方案合成探头的基本。

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　　菁类长波长荧光染料

　　自1856年经典的晶晶染料被报导以来，这种染料变成了现阶段在生物学上应用*普遍的长波长荧光染料[1]。经典的晶晶染料是带奇数碳原子构成的共轭甲川链连接两个氮原子中心组成的染料分子，这种分子的吸收高峰较窄，消光系数较高(如图1)。殊不知，经典的晶晶染料的吸收高压光谱和发射高压光谱处于可见光区。据文献资料报导，在晶晶染料的共轭甲川链中添加一个烯基(CH2=CH2)能够使分子荧光光光谱红移约100毫米，升高N原子数目数目有可能会造成荧光染料产生红移[8]。根据该发现，较长发射波长的晶晶5和晶晶7染料陆续被报导，她们的发射波长都做到650毫米之上。殊不知传统式的染料在溶液中荧光量子生产率较低.光稳定性差.随着碳链增长易聚合性等缺点变成其在生物学成像应用领域的束缚。

　　精染料是现阶段应用*多的长波长荧光染料，其波长上的优点使其更合适于在生物中完成深层次的影像学，或根据多种多样染料协作染色完成多色图像。尽管近些年研究者们公司致力于改进这种染料的光学特性，但其稳定性差.荧光量子生产率低以衍生难题依然难以克服。伴随着荧光成像技术性的持续发展趋势，要求染料分子可以非常好地完成高分辨率.及时及多通道同步采集的规定。传统式荧光成像是以对有兴趣爱好的地区开展定性显示，而针对新兴技术，如超分辨成像(超分辨物)是根据对生物样本开展不断刺激性和信号采集，根据后期测算和图像拟合获得较高分辨率的荧光图像。这种成像原理对荧光染料的发光率和光学稳定性有较高的规定。然而，就像其他长波长的荧光染料遇到的问题一样，京染料拥有**的轨道(HOMO)，这对一些基于PET效应的荧光探针的设计非常不利。

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　　长波长荧光染料和氟硼吡咯类

　　自1968年，Treibes和kruzer**发现氟硼吡咯荧光染料后，氟硼吡咯荧光染料得到了充分的应用[2]。经典氟硼吡咯染料的结构如图2所示，其吸收波长和发射波长分别为490nm和505nm。随着时间的推移，大量由氟硼吡咯改造而产生的新型染料逐渐被报道，形成了一系列荧光染料家族。氟硼荧光染料具有极性和pH不敏感的高消光系数。吸收峰值和发射峰值狭窄，荧光量子产率高，广泛应用于生物成像技术[3]。氟硼吡咯染料的发射波长可以通过各种策略进行调整，从而使其成为一个良好的荧光探针设计框架。调整波长的常用策略主要包括以下几个方面：引入苯乙烯基、芳基、炔基等共轭基团、芳香基吡咯、吡咯等3位数、5位数。将吡咯替换为增加染料的共轭系统。用N原子替换甲川的碳原子。

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　　长波长荧光染料及其应用

　　全吨染料是一种基于二苯并吡喃的荧光染料，具有良好的光学性能，主要包括罗丹明和荧光素两个分支。荧光素和罗丹明荧光染料具有较高的摩尔消光系数。荧光量子生产率优异。具有较高的漂白耐受性和易于改造的优点，并具有螺旋环的开关功能，广泛应用于荧光分子探头的合成;同时，该分子具有良好的亲水性，非常适合生物成像技术，因此这两种染料成为*适合设计荧光探针的荧光染料。然而，这两种荧光组的吸收光谱和发射光谱集中在可见光区(500-600nm)，限制了它们在生物成像中的应用[3]。

　　因为吨状染料具有良好的光学性能，大量的研究人员根据他们的骨架进行了修改和改造，并**了大量的长发射波长的吨状染料。对于吨状染料的改造，主要有以下策略：1.将杂环插入染料的两端，限制N原子上的基团的旋转;2.在-CF2-CN等9位置添加电气吸收基团。3.用Si.Ge等杂原子代替氧原子。然而，由于其分子结构中没有合成控制机制来调节荧光开关[4]，因此上述荧光染料不能很好地用于设计合成荧光探针分子。

　　因为新的吨级染料存在这不可以应用的难题，这就必须在设计该染料时添加PET.开关环和氧化-还原等有效的机制来处理这一难题。Nagano[5]等人设计合成了一系列硅基罗丹明，这种染料承继了吨级染料具备的量产率.较高的漂白耐受性和优良的水溶性，另外其荧光发射波长在近红外线地区。因为硅原子具备较低的LUMO能级，造成硅基罗丹明相对于经典吨级染料出現了发射光谱的红移。硅基罗丹明的荧光信号可根据PET机制开展操纵，这一优势使其在荧光探针领域获得了较好的运用。

　　另一方面，也可以实现通过延长荧光染料的策略，也可以实现长波长、吨级染料的**。Lin[6]研究小组设计并合成了通过螺旋环进行荧光打开和关闭的特殊红外染料。该系列的染料采用传统的电子推拉系统，用于控制传统的重量级染料的荧光开关。同时，通过对共纵横架系统的延伸，长系列染料不仅保持了常量染料的优异光学性能，而且在近红外区域的荧光发射波长。这一系列的荧光染料可以很好地应用于荧光探针的**。

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